[发明专利]一种用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法

权利要求书

1.一种用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，包括：

第一步，在一定时间内目标船舶的运动轨迹，根据目标船舶的运动轨迹和记录时间，得到目标船舶将来运动轨迹曲线；

其中，根据目标船运行轨迹点的坐标，利用二次函数y＝ax2+bx+c对轨迹点进行拟合，得到目标船舶的将来运动轨迹曲线；

第二步，获取本船的航速、航向和航线；

第三步，模拟本船沿着前方航线航行，并实时测算目标船舶与本船船头和本船船尾的最近距离；

第四步，计算出目标船舶与本船会遇的最近距离、两船会遇地点以及会遇时间；

第五步，返回第一步，重复预测。

2.根据权利要求1所述的用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，将目标船运行轨迹点的坐标记为(x1,y1)、(x2,y2)……、(xn,yn)，将轨迹点带入二次函数y＝ax2+bx+c，

记为A为矩阵m为向量t为向量则上述超定方程组可写为Am＝t；

其中，根据最小乘解的公式可得正规方程如下，A^TAm＝A^Tt，求此正规方程便可以得到二次函数的a、b、c三个系数，从而得到目标船舶运动轨迹曲线。

3.根据权利要求2所述的用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，其中，将固定时间T2等分成n份，每一份的时间间隔均为Δt；

其中，建立两个虚拟容器，其中一个虚拟容器用于存储目标船舶与本船船头的距离，另一个虚拟容器用于存储目标船舶与本船舶船尾的距离。

4.根据权利要求3所述的用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，其中利用朝向求法，根据目标船舶当前点B的坐标，首先计算二次函数在该点处导数(即经过该点的切线方程的斜率)，并根据该点导数的反正切函数(arctan)得到两个点B的朝向角度(一正一负)，然后根据目标船舶的前进方向排除其中一个，另一个即为该点的朝向，并根据点B的位姿计算出目标船未来航线的位姿。

5.根据权利要求4所述的用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，其中，根据目标船航线曲线当前点B的坐标，预测下一运行点的位姿；

其中，利用曲线长度积分公式：

其中，L为曲线长度，x1为点B的x坐标，x2为下一运行点的x坐标，y为ax2+bx+c，y′为y的导数，通过上述积分公式，可以求出唯一的未知量x2，从而得到下一运行点的坐标，然后同点B朝向求法，求出下一运行点的朝向，从而得到下一运行点的位姿，以此类推，对目标船未来航线的位姿进行预测。

6.根据权利要求4所述的用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，其中，以点B为圆心，L为半径(L为点B至下一运行点之间的直线距离)，然后联立圆的式子和二次函数的式子得到交点，并通过目标船舶的航向排除一个交点，得到最终下一运行点的坐标；同点B朝向求法，求出下一运行点的朝向，从而得到下一运行点的位姿，如此对目标船未来航线的位姿进行预测。

7.根据权来要求4所述的用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，其中，本船的航线已知，则初始点与下一运行点之间的直线段长度L等于船速乘以Δt；

其中，初始点为已知航线上本船当前坐标，并根据朝向求法，首先计算已知航线的直线方程斜率的反正切函数(arctan)得到两个朝向角度，根据本船的前进方向排除其中一个

其中，以已知初始点为圆心，L为半径做圆，然后联合圆的式子和已知航线的式子得到两个交点，通过本船的前进方向排除其中一个，从而得到下一运行点的位姿，如此对本船未来航线的位姿进行预测。

8.根据权利要求1所述的用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，通过实时解析本船自带的GPS或AIS系统的通信协议，获得本船在此航行区域内的航线以及目标船舶轨迹点的坐标。